NO852101L

NO852101L - TRANSVERSAL HIGH-FREQUENCY GAS LOADING LASES WITH EXTERNAL ELECTRODE

Info

Publication number: NO852101L
Application number: NO852101A
Authority: NO
Inventors: Carl L Gruber; Gerald R Willenbring
Original assignee: Minnesota Laser Corp
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1985-05-24
Publication date: 1985-05-24
Also published as: IL73160A; DK251185D0; JPS61500141A; EP0146509A3; IL73160A0; EP0146509A2; DK251185A; US4596018A; FI852290L; WO1985001838A1; ES8601579A1; FI852290A0; CA1249649A; ES536482A0

Abstract

Transversal eksitert gassutladningslaser (10) med en sirkulær boring som kan bli konstruert og drevet med ingen fysisk kontakt med aktive utladnings- og metall-eksiterende elektrodekonstruksjoner (14). Utladningen blir eksitert ved hjelp av RF i frekvensområdet 10 MHz til 1 GHz tilfart en transversal metallelektrodekonstruksjon (14) konstruert for å tilveiebringe et relativt jevnt elektrisk felt i utladningsboringen (12).Laseren kan bli konstruert som en bølgelederlaser eller. en laser med stor boring som drives i en ikke-bølgeleder-modus. En innretning for induktiv kobling av RF-energi fra en egnet RF-energikilde til elektrodekonstruksjonen (14) og en innretning for å feste speilet (15) til ut-ladningsrøret som anvender ikke-organisk tetningsmateri-ale er også innbefattet.J -u t e n fysisk kontakt mellom den aktive utladningskonstruksjonen og metallelektrode- •. eksiteringskonstruksjonen eller organiske tetninger, oppnås lang levetid, utmerket laserytelse og evne for væskeav-kjøling av utladningsrøret.Transverse excited gas discharge laser (10) with a circular bore that can be constructed and operated with no physical contact with active discharge and metal exciting electrode structures (14). The discharge is excited by means of RF in the frequency range 10 MHz to 1 GHz applied to a transverse metal electrode structure (14) designed to provide a relatively even electric field in the discharge bore (12). The laser can be constructed as a waveguide laser or. a large bore laser operated in a non-waveguide mode. A device for inductively coupling RF energy from a suitable RF energy source to the electrode assembly (14) and a device for attaching the mirror (15) to the discharge tube using inorganic sealing material are also included. contact between the active discharge structure and the metal electrode •. the excitation structure or organic seals, long life, excellent laser performance and the ability of liquid cooling of the discharge tube are achieved.

Description

Oppfinnelsen angår transversal RF eksiterende gasslasereThe invention relates to transverse RF exciting gas lasers

med sirkulær geometri med ytre elektrode og feste for speilene til laserutladningsrøret. with circular geometry with outer electrode and attachment for the mirrors of the laser discharge tube.

Helt fra de første gassladerne har disse blitt konstruertRight from the first gas chargers, these have been designed

ved å anvende hule dielektriske rør. Eksiteringen av aktivt lasergassholdig medium har blitt tradisjonelt tilveiebragt ved å tilføre en relativt stor likespenning i lengderetningen langs utladningsrørets lengde via to eller flere metallelektroder anbragt i kontakt med det gassholdige mediet ved utladningsrørets ender eller ved et punkt mellom endene. by using hollow dielectric tubes. The excitation of active laser gaseous medium has traditionally been provided by supplying a relatively large direct voltage in the longitudinal direction along the length of the discharge tube via two or more metal electrodes placed in contact with the gaseous medium at the ends of the discharge tube or at a point between the ends.

Det ble tidlig ved utviklingen av gasslaserteknologien innsett fordelen ved å fjerne metallelektroder fra kontakt med det aktive gassholdige lasermediumet og anvendelse av RF eksitering. Interessen for å fjerne metallelektrodene fra kontakt med det aktive gassholdige lasermediumet når det imidlertid ikke toppen nødvendig for å føre til utviklingen av en laser ved å anvende teknikken. På lignende"måte ble RF eksiterte lasere utsatt for senere utvikling. The advantage of removing metal electrodes from contact with the active gas-containing laser medium and the use of RF excitation was realized early on in the development of gas laser technology. However, the interest in removing the metal electrodes from contact with the active gaseous laser medium does not reach the peak necessary to lead to the development of a laser using the technique. In a similar way, RF excited lasers were subjected to later development.

Nyere utvikling av bølgelederlasere har stimulert den fornyete interessen for RF lasereksitering og spesielt induktiv RF kobling med laseren som beskrevet i U.S. patent nr. 3,772,611. Den induktive koblingsmekanismen beskrevet i dette skriftet ga ikke effektivt ved tilveiebringelse av høyfrekvenseksitering og resulterer i en ujevn utladning. Recent developments in waveguide lasers have stimulated renewed interest in RF laser excitation and in particular inductive RF coupling with the laser as described in U.S. Pat. Patent No. 3,772,611. The inductive coupling mechanism described in this paper was not effective in providing high frequency excitation and results in a non-uniform discharge.

U.S. patent nr. 4,169,251 beskriver en metode for å tilveiebringe transversal RF utladningseksiteringer for en bølgeleder-laser. Denne metoden krever kontakt mellom lasermediumet og en transversal metallelektrodekonstruksjon. Problemer med reaksjonene til den eksiterte gassen med metallelektrodene inne i laserutladningsrøret vil uunngåelig føre til redusert laserlevetid ved en kapslet laser og til slutt redusere laserens ytelse. Oppfinnelsen beskrevet i ovenfor nevnte patent krever en generelt rektangulært lasergeometri i motsetning til sirkulær. Dette medfører i sansynligheten for eksitering av uønsket optisk modi i stedet for aksial symmetrisk modikarakteristikk av en sirkulær geometri. Laseranordningen i ovenfor nevnte patent er dessuten spesielt begrenset til transversale RF eksisterte bølgelederlasere. U.S. patent no. 4,169,251 describes a method of providing transverse RF discharge excitations for a waveguide laser. This method requires contact between the laser medium and a transverse metal electrode structure. Problems with the reactions of the excited gas with the metal electrodes inside the laser discharge tube will inevitably lead to reduced laser lifetime in an encapsulated laser and ultimately reduce laser performance. The invention described in the above-mentioned patent requires a generally rectangular laser geometry as opposed to circular. This results in the likelihood of excitation of unwanted optical modes instead of axially symmetric modes characteristic of a circular geometry. The laser device in the above-mentioned patent is also particularly limited to transverse RF existing waveguide lasers.

Med metallelektroder i kontakt med utladningsmediumet kan uregelmessige utladningsinstabiliteter forekomme i utladningsmediumet som medfører varierende laserutgangsenergi så vel som modusinstabilitet. Den rektangulære "plat" konstruksjonen av bølgeledergeometrien gjør det dessuten i virkeligheten umulig å anbringe speil direkte på endene til laserkonstruksjonen. Anbringelsen av speil direkte ved endene av laseren er svært ønskelig for moduskonstruksjon og lasere med lang levetid. With metal electrodes in contact with the discharge medium, irregular discharge instabilities can occur in the discharge medium resulting in varying laser output energy as well as mode instability. Furthermore, the rectangular "flat" construction of the waveguide geometry makes it virtually impossible to place mirrors directly on the ends of the laser structure. The placement of mirrors directly at the ends of the laser is highly desirable for mode engineering and long lifetime lasers.

Foreliggende oppfinnelse er ment å unngå de uønskete trekkene ved tidligere kjente anordninger, mens den opprettholder de iboende fordelene ved transversal RF utladningseksitering slik som reduksjon i nødvendig utladhingsspenning, redusert gass-adskillelse, økt operasjonsvirkningsgrad, og utladningsstabili- - tet. The present invention is intended to avoid the undesirable features of previously known devices, while maintaining the inherent advantages of transverse RF discharge excitation such as a reduction in the necessary discharge voltage, reduced gas separation, increased operational efficiency, and discharge stability.

Foreliggende oppfinnelse innbefatter spesielt en konstruksjonThe present invention in particular includes a construction

av en transversal eksitert RF utladningslaser av generelt sirkulær geometri av et enkelt eller en monolitisk og homogen stykke av dielektrisk materiale. Elektrodene anbragt på den eksterne overflaten til utladningskammeret kommer derfor ikke i kontakt med den aktive utladningen. Mellomliggende sjikt av dielektrisk materiale tjener ikke kun til å isolere elek-trodemateriale fra utladning, men for å. tilveiebringe en utladningsstabiliserende, ren reaktiv (tapsløs), serieimpedant mellom elektrodene og det aktive utladningsvolum. Oppfinnelsen er dessuten ikke begrenset til anvendelse ved bølgelederlasere, men kan også bli anvendt med store borelaserkonstruksjoner som vil bli definert som lasere med boreareal større enn lOmm2 . of a transverse excited RF discharge laser of generally circular geometry of a single or a monolithic and homogeneous piece of dielectric material. The electrodes placed on the external surface of the discharge chamber therefore do not come into contact with the active discharge. The intervening layer of dielectric material serves not only to insulate electrode material from discharge, but to provide a discharge-stabilizing, pure reactive (lossless), series impedance between the electrodes and the active discharge volume. Furthermore, the invention is not limited to use with waveguide lasers, but can also be used with large drilling laser constructions which will be defined as lasers with a drilling area greater than lOmm2.

Konstruksjonen av utladningsrøret tillater opprettholdelsenThe construction of the discharge pipe allows the maintenance

av sirkulær symmetri ved hele laserkonstruksjonen innbefattende et laserutladningskammer av sirkulært tverrsnitt. Elektrode- of circular symmetry throughout the laser construction including a laser discharge chamber of circular cross-section. Electrode-

kontriksjonen opprettholder et neste jevnt elektrisk felt over hele utladningsvolumet for derved å tilveiebringe mer jevn laserpumping og fremme utbredelsen av en transvarsal laser-modus av en lavere orden. the constriction maintains a near-uniform electric field over the entire discharge volume thereby providing more uniform laser pumping and promoting the propagation of a lower-order transvarsal lasing mode.

En induktiv RF koblingsmekanisme er beskrevet som effektivAn inductive RF switching mechanism is described as efficient

og lett avstembar mens den fremdeles tillater pi nettverk-kobling om ønskelig. and easily tunable while still allowing pi network connectivity if desired.

Den sirkulære geometrien sørger for bekvem feste av speilene direkte på endene av utgangsrøret med slagloddede flenser og en lettbearbeidbar kompressjonstetning. Lange laserkonstruk-sjoner kan bli fremstilt ved en enkelt kobling av serie av korte seksjoner sammen med alle metalltettede flensenheter eller direkte glasserte eller slagloddede forbindelser. Enhetens intigritet kan således bli opprettholdt for meterlange laserbor. Sirkulærgeometrien sørger dessuten for tilførsel integral konsentrisk kjøling og"RF skjermende omhylling som således tillater bruk av kjøling av laseren- med dielektrisk fluidum og minimal EMI emisjoner fra hele laserenheten -i drift. The circular geometry ensures convenient attachment of the mirrors directly to the ends of the output pipe with brazed flanges and an easily machined compression seal. Long laser structures can be produced by a single connection of series of short sections together with all metal sealed flange units or direct glazed or brazed connections. The unit's integrity can thus be maintained for meter-long laser drills. The circular geometry also provides integral concentric cooling and "RF shielding enclosure" which thus allows the use of cooling of the laser - with dielectric fluid and minimal EMI emissions from the entire laser unit - in operation.

Laseren ifølge foreliggende oppfinnelse har fordeler i forhold til tidligere _kjente ved: The laser according to the present invention has advantages compared to previously known ones in that:

(a) relativt lang levetid og driftstid p.g.a. innkapslingen(a) relatively long life and operating time due to the encapsulation

av laserrøret og fravær av metallelektroder i direkte of the laser tube and the absence of metal electrodes in direct

kontakt med gassutladningen; (b) en stor grad av mekanisk røffhet og stabilitet som følge av den monolitiske konstruksjonen til utladningsrøret contact with the gas discharge; (b) a high degree of mechanical ruggedness and stability resulting from the monolithic construction of the discharge tube

og speilenhetene; and the mirror units;

(c) utmerket strålekvalitet og stabilitet som et resultat(c) excellent beam quality and stability as a result

av den sirkulære boringen og det jevne feltet opprettholdt av kapasitivt koblede ytre elektroder; (d) evnen til modulering av laserstråleutgangsenergien; (e) relativ høy dekningsgrad p.g.a. muligheten for å bruke lavenergi RF eksitering for å danne en glødeutladning of the circular bore and the uniform field maintained by capacitively coupled outer electrodes; (d) the ability to modulate the laser beam output energy; (e) relatively high degree of coverage due to the possibility of using low energy RF excitation to form a glow discharge

eller plasma; ogor plasma; and

(f) relativt liten kompakt pakking.(f) relatively small compact packing.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. IA viser et snitt i lengderetningen av en bølgelaser-utførelsesform ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. IA viser en fast homogen blokk av dielektrisk materiale anvendt for å konstruere laserbølgelederen og elektrodeenheten. Fig. IB viser et riss av bølgelederlaserutførelsesformen sett fra en side dreiet 90° i forhold til orienteringen vist på The invention will now be described in more detail with reference to the drawings, where: Fig. IA shows a section in the longitudinal direction of a wave laser embodiment according to the present invention. Fig. 1A shows a solid homogeneous block of dielectric material used to construct the laser waveguide and electrode assembly. Fig. 1B shows a side view of the waveguide laser embodiment rotated 90° from the orientation shown in

fig. IA.fig. IA.

Fig. 1C viser et tverrsnitt av laseren på fig. IA og IB langs linjen A-A. Fig. 1C shows a cross-section of the laser of fig. IA and IB along the line A-A.

Fig. ID viser et enderiss av laseren på fig. IA, IB og 1C.Fig. ID shows an end view of the laser of fig. IA, IB and 1C.

Fig. 2A viser et lengderiss av den store boringen til ikke-bølgelederutførelsesformen av foreliggende oppfinnelse. Fig. 2A shows a longitudinal view of the large bore of the non-waveguide embodiment of the present invention.

Igjen er det massive enblokkonstruksjonen tydelig.Again, the massive one-block construction is evident.

Fig. 2B viser et tverrsnitt av laseren på fig. 2A tatt langs linje C-C. Fig. 3A viser et lengderiss av bølgelederlaserutførelsesformen i eksplosjonsriss over speilmonteringsenhetene og et tverrsnitt-riss av den andre speilmonteringsenheten. Fig. 3 viser også et kjølefluidum og elektromagnetisk inter-ferenshus så vel som gassreservoaret. Fig. 2B shows a cross-section of the laser of fig. 2A taken along line C-C. Fig. 3A shows a longitudinal view of the waveguide laser embodiment in an exploded view of the mirror mounts and a cross-sectional view of the second mirror mount. Fig. 3 also shows a cooling fluid and electromagnetic interference housing as well as the gas reservoir.

i in

Fig. 3B viser flensanordningen.Fig. 3B shows the flange arrangement.

Fig. 4 viser et skjematisk diagram av nettverket for kobling av RF energi til elektrodene ved felles induktans. Fig. 5 viser et annet tverrsnitt av laseren på fig. IA og IB langs linjen A-A påført en x og y akse. Fig. 6 viser skjematisk en ekvivalent elektrisk krets for laserrøret. Fig. 4 shows a schematic diagram of the network for connecting RF energy to the electrodes by common inductance. Fig. 5 shows another cross-section of the laser in fig. IA and IB along the line A-A applied to an x and y axis. Fig. 6 schematically shows an equivalent electrical circuit for the laser tube.

Med henvisning til fig. IA og fig. IB er vist bølgeledergass-laserutførelsesformen ifølge foreliggende oppfinnelse. Laserrøret 10 består av et legeme 11 som er sammensatt av With reference to fig. 1A and fig. IB shows the waveguide gas laser embodiment according to the present invention. The laser tube 10 consists of a body 11 which is composed of

en massiv eller monolitisk homogen blokk av dielektrisk materiale, slik som BeO eller A^O^eller andre egnete keramisk, glass eller dielektriske materialer. a massive or monolithic homogeneous block of dielectric material, such as BeO or Al^O^ or other suitable ceramic, glass or dielectric materials.

Det elektriske materialet er av en høy renhet og av høy tett-het. The electrical material is of high purity and high density.

Et sirkulært hull, som vist på fig. 1C og ID, er dannet nær midten av legemet 11 langs dens hele lengde, som således definerer det aktive laservolumet eller kammeret 12, i hvilket RF-eksitert utladning forefinnes. Kammeret 12 til den foretrukne utførelsensformen er boret eller på annen måte dannet gjennom midtaksen. Formen på legemet 11 vi"st på fig. 1C og ID som stort sett sirkulært ved den foretrukne utførelsesformen. En hver annen ytre form er også imidlertid mulig, slik som A circular hole, as shown in fig. 1C and ID, is formed near the center of body 11 along its entire length, thus defining the active laser volume or chamber 12 in which RF excited discharge is contained. The chamber 12 of the preferred embodiment is drilled or otherwise formed through the central axis. The shape of the body 11 is shown in Fig. 1C and ID as being generally circular in the preferred embodiment. However, any other external shape is also possible, such as

en rektangulær form. Selv om den foretrukne utførelsesformen viser et lasereksiterende utladningskammer 12, kan flere enn et kammer 12 være dannet i samme legeme 11. Kammeret hhv. hammerene 12 kan være dannet i det massive legemet 11's materiale ved å bore eller på annen egnet måte. Kammeret 12 diameter skulle være egnet for føring av laserlys i samsvar med konvensjonell kunnskap som er tilnærmet 1 til 3,5 mm når anvendt fra før er 10,6 um til 9,6 pm laserlys. a rectangular shape. Although the preferred embodiment shows a laser-exciting discharge chamber 12, more than one chamber 12 can be formed in the same body 11. The chamber or the hammers 12 can be formed in the solid body 11's material by drilling or in another suitable way. The chamber 12 diameter should be suitable for guiding laser light in accordance with conventional knowledge which is approximately 1 to 3.5 mm when used from before is 10.6 µm to 9.6 pm laser light.

Bruken av en nøyaktig sikulær boring er fordelaktig p.g.a.The use of an accurate circular bore is advantageous because

at det av denne grunn kan dannes en svært jevn og stabil ut-gangsstråle. En jevn og stabil stråle er svært viktig i de fleste anvendelsestilfeller, spesielt når laseren er anvendt for slike delikate og nøyaktige formål som kirurgi og industriell prosessteknikk. Tidligere kjente lasere er derimot ofte konstruert ved å lage et laminat av metallplater og keramikk for derved å danne en firkantbølgeleder som nevnt that for this reason a very uniform and stable output beam can be formed. An even and stable beam is very important in most applications, especially when the laser is used for such delicate and precise purposes as surgery and industrial process engineering. Previously known lasers, on the other hand, are often constructed by creating a laminate of metal plates and ceramics to thereby form a square waveguide as mentioned

i U.S. patent nr. 4,169,251. Konstruksjonen i dette patent kan gi lasere med ustabile og/eller ikke-jevne utgangsstråler. in the U.S. Patent No. 4,169,251. The construction in this patent can provide lasers with unstable and/or non-uniform output beams.

Elektrodespor 13 er dannet på diametralsk motsatte sider avElectrode tracks 13 are formed on diametrically opposite sides of

den ytre veggen til legemet 11. De motstående sporene 11the outer wall of the body 11. The opposite grooves 11

har en generell V-form og er utformet nøyaktig parallelt med det dannede utladningskammeret 12. Nøyaktig form og dybde er bestemt slik som beskrevet senere. Sporene 13 er dannet ved sliping eller støping. Sporene 13 strekker seg langs legemets 11 lengde med avtagende mot endene og avsluttet i en liten avstand fra slutten av legemet 11 som tillater feste av flensanordninger 16 til endene av legemet 11, med ikke noe avbrudd i symmetritverrsnittet ved endene. Bunnen til sporene 13 strekker seg i en liten avstand fra kammeret 12 og har en tilnærmet innbefattet vinkel, a, som vist på fig. 1C. Tverr-snittet til sporene 13 er vist nærmere på fig. IA. Et spor er vist sett forfra på fig. IB. has a general V shape and is designed exactly parallel to the formed discharge chamber 12. The exact shape and depth are determined as described later. The grooves 13 are formed by grinding or casting. The grooves 13 extend along the length of the body 11 tapering towards the ends and terminated at a small distance from the end of the body 11 which allows attachment of flange devices 16 to the ends of the body 11, with no interruption in the symmetrical cross-section at the ends. The bottom of the grooves 13 extends a short distance from the chamber 12 and has an approximately included angle, a, as shown in fig. 1C. The cross-section of the tracks 13 is shown in more detail in fig. IA. A track is shown from the front in fig. IB.

Kontinuerlige ytre elektroder 14 er dannet i sporet 13 ved egnede innretning for metallisering slik som tykkfilmteknikk eller vakuumfordampning eller andre vanlig kjente metoder. Formen på elektrodens 14 spor 13 er valgt på en slik måte Continuous outer electrodes 14 are formed in the groove 13 by suitable devices for metallization such as thick film technique or vacuum evaporation or other commonly known methods. The shape of the groove 13 of the electrode 14 is chosen in such a way

for å opprettholde et neste jevnt elektrisk felt i utladningskammeret 12 når RF-energi blir tilført elektrodene 14 i sporene 13. Dette krever et bestemt forhold mellom avstanden d, kammerdiameteren, 2a, og sporet 13's vinkel a som vist på to maintain a near uniform electric field in the discharge chamber 12 when RF energy is applied to the electrodes 14 in the grooves 13. This requires a certain relationship between the distance d, the chamber diameter, 2a, and the angle a of the groove 13 as shown in

fig. 1C. Et typisk sett med størrelse er d = 0,15cm, a = 11° for et BeO-materiale for legemet 11 med a = 0,114 cm. fig. 1C. A typical set of size is d = 0.15 cm, a = 11° for a BeO material for the body 11 with a = 0.114 cm.

En variasjon av elektroden 14's konstruksjon anvender en rekke langsgående elektrisk adskilte elektrodesegmenter for å A variation of the electrode 14's construction uses a series of longitudinally electrically separated electrode segments to

hjelpe til med å tilveiebringe et jevnt elektrisk felt i kammeret 12. assist in providing a uniform electric field in the chamber 12.

Med henvisning til fig. 2, er vist en foretrukken utførelses-form av en konvensjonell ikke-bølgelederboregasslaser i samsvar med oppfinnelsen. Laserrøret 10 består av et legeme 11 som er sammensatt av et massivt homogent stykke av dielektrisk materiale, slik som BeO eller Al^ O^ eller andre egnede keramikk-eller glassmaterialer. En elektrodekonstruksjon 14 konstruert for å tilveiebringe et neste jevnt elektrisk felt i kammeret 12 er anbragt på den ytre veggen til røret 10 i steden for å With reference to fig. 2, a preferred embodiment of a conventional non-waveguide drilling gas laser in accordance with the invention is shown. The laser tube 10 consists of a body 11 which is composed of a massive homogeneous piece of dielectric material, such as BeO or Al^O^ or other suitable ceramic or glass materials. An electrode structure 14 designed to provide a near uniform electric field in the chamber 12 is placed on the outer wall of the tube 10 instead of

være anbragt i sporet 13 som ved bølgelederlaseren. be placed in the slot 13 as with the waveguide laser.

Utladningskammeret 12 er fylt med et hvert ønsket gassholdig lasermedium. Typisk er anvendelsen av en C02laserblanding som innbefatter C02, He, og CO og/eller N2 , men oppfinnelsen kan bli anvendt ved He og Ne eller eksimer eller andre gass-laserblandinger av et egnet totaltrykk for optimal laservirk-ningsgrad. The discharge chamber 12 is filled with a desired gaseous laser medium. Typical is the use of a C02 laser mixture that includes C02, He, and CO and/or N2, but the invention can be used with He and Ne or excimer or other gas-laser mixtures of a suitable total pressure for optimal laser efficiency.

Den tette levetiden til mange C02lasere er begrenset av flere faktorer innbefattende (1) lekkasje av ytre gass eller lasermedium til omgivelsen og/eller innsivning av forurensninger fra omgivelsen til det indre av laseren p.g.a. av små lekkasjer, The tight lifetime of many C02 lasers is limited by several factors including (1) leakage of external gas or laser medium to the environment and/or infiltration of contaminants from the environment into the interior of the laser due to of small leaks,

(2) utgassing av forurensninger fra den indre overflaten(2) outgassing of contaminants from the inner surface

inne i laserrøret 10 og/ellerinside the laser tube 10 and/or

(3) reaksjoner av eksitert gass med indre metallelektroder. (3) reactions of excited gas with inner metal electrodes.

Laseren ifølge den foretrukne utførelsesformen elliminerer hovedårsakene til forkortet tett laserlevetid ved å anbringe elektrodene 14 utenfor utladningskammeret 12. The laser of the preferred embodiment eliminates the main causes of shortened dense laser life by placing the electrodes 14 outside the discharge chamber 12.

For å tilveiebringe lengre levetid må laseren være hermetisk tettet og fri indre forurensninger. Fylling med forsknings-graderte gasser av ultrastor renhet, slik som C02, N2eller He elliminerer en av hovedårsakene til den indre forurensning. To provide longer life, the laser must be hermetically sealed and free of internal contaminants. Filling with research-grade gases of ultra high purity, such as C02, N2 or He eliminates one of the main causes of the internal pollution.

For å ytterligere elliminerer forurensningen i laseren innen-To further eliminate the contamination in the laser within

fra blir en ultraren laserenhetprosedyre anvendt ved fremstillingen av laseren ved den foretrukne utførelsesformen før fyllingen av laseren med lasergassmedium. from, an ultraclean laser assembly procedure is used in the manufacture of the laser in the preferred embodiment prior to filling the laser with laser gas medium.

Som en ytterligere anordning for å hindre reduksjon av utgangs-ytelsen til laseren p.g.a. av forurensninger, kan et gassreservoar As a further device to prevent reduction of the output power of the laser due to of contaminants, a gas reservoir can

39 med et volum på omkring lOOcc (sammenligning med et indre volumet til et bølgelederkammeret 12 som er mindre enn lcc) 39 with a volume of about lOOcc (compared to an internal volume of a waveguide chamber 12 which is less than lcc)

er forbundet for å fylle røret 18 for å fortynne virkningen av forurensning og/eller endringen i gassammensetningen. are connected to fill the tube 18 to dilute the effect of contamination and/or the change in gas composition.

Prøver ved lasere av den foretrukne utførelsesformen utenTests by lasers of the preferred embodiment without

noen form for gassreservoar 39 har vist mer enn 500 driftstimer uten noen betydelig endring i energiutgangssignalet. Volumet til gassreservoaret 39 kan derfor bli redusert betydelig uten å påvirke laserlevetiden. De demonstrerte 500 driftstimene uten noe gassreservoar er i virkeligheten kommersielt akseptabelt innenfor dagens marked. Foreliggende oppfinnelse er derfor blitt produsert med varierende størrelser på gassreservoaret 39 fra ikke noe til lOOcc avhengig om anvendelsen krever for-sikret lang levetid uten nedsettende behov som følge av vekt-reduksjon eller nødvendig av en maksimalisering av vektreduk-sjonen uten at det er nødvendig å sikre levetiden utover det som er kommersielt akseptabelt i dagens situasjon. some form of gas reservoir 39 has shown more than 500 hours of operation without any significant change in the energy output signal. The volume of the gas reservoir 39 can therefore be reduced significantly without affecting the laser lifetime. The demonstrated 500 operating hours without any gas reservoir is actually commercially acceptable within today's market. The present invention has therefore been produced with varying sizes of the gas reservoir 39 from nothing to 100cc, depending on whether the application requires an assured long life without degrading needs as a result of weight reduction or required by a maximization of the weight reduction without it being necessary to ensure the service life beyond what is commercially acceptable in the current situation.

Siden legemet 11 er et omhyllet keramisk rør med ytre elektroder 14, er det kun nødvendig med tetninger på endene av legemet 11 hvor laserspeilene 15 er .montert. Med antall tetninger og total tetningsoverflate er relativt lite, blir tetningsprosessen enkel og tetningen mer stabil. De tidligere kjente laserrørene av kvadratisk geometri er det rimelig å anvende for den enkle konstruerte speilmonteringen ifølge foreliggende oppfinnelse. Since the body 11 is a sheathed ceramic tube with outer electrodes 14, it is only necessary to have seals at the ends of the body 11 where the laser mirrors 15 are mounted. With the number of seals and the total sealing surface being relatively small, the sealing process becomes simple and the seal more stable. It is reasonable to use the previously known laser tubes of square geometry for the simple constructed mirror assembly according to the present invention.

For å opprettholde det hermetisk tettede forholdet ved foreliggende utførelsesform blir det anvendt en spesiell innretning for å feste speilene 15 til legemet 11. Speilene 15 er festet til laserlegemet 11 på fig. IA, IB eller 2A som vist ved utførelsesformen på fig. 3A og"3B. Endene til laserlegemet 11 er metallisert rundt omkretsen for å danne en smal metallisert ring 17 på begge sidene som vist på fig. IA, IB, 2A og 3A. Disse metalliserte ringene 17 er tilnærmet 0,025 mm tykke. In order to maintain the hermetically sealed relationship in the present embodiment, a special device is used to attach the mirrors 15 to the body 11. The mirrors 15 are attached to the laser body 11 in fig. IA, IB or 2A as shown by the embodiment of fig. 3A and 3B. The ends of the laser body 11 are metallized around the circumference to form a narrow metallized ring 17 on both sides as shown in Figs. 1A, 1B, 2A and 3A. These metallized rings 17 are approximately 0.025 mm thick.

Som vist på figerene er de ikke i målestokk. En metallflens-anordning 16 er ført over laserrøret 10 og slagloddet i de metalliserte ringene 17 som danner en ultrahøy vakuumtetning. As shown in the figures, they are not to scale. A metal flange device 16 is passed over the laser tube 10 and the braze in the metallized rings 17 which form an ultra high vacuum seal.

En av flensanordningene 16 (vist på venstre siden av fig. 3A) har en påsveises gassfyllings- og unslippningsåpning 18 dannet i den for å bære et gassfyllings- og utslippningsrør for senere forbindelse med lasergassreservoaret 39. One of the flange assemblies 16 (shown on the left side of Fig. 3A) has a weld-on gas fill and release opening 18 formed therein to carry a gas fill and discharge tube for later connection with the laser gas reservoir 39.

Kjøling av laserrøret 10 er svært viktig for å tilveiebringe høy utgangsenergi fra laseren, for å forhindre overoppvarming av noen av komponentene, og for å øke stabiliteten til laser-utgangssignalet. Laseren ifølge foreliggende oppfinnelse, tilveiebringer en total neddykning av laserrøret 10 i et inert, ikke-giftig avkjølingsfluidum. Avkjølingsfluidumet har en dielektrisk konstant som gjør fluidumet elektrisk inert og forhindrer en hver kortslutning av elektrodene eller andre aktive kretselementer selv om fluidumet er i direkte kontakt med elektrodene og andre aktive kretselementer. Den totale neddykningen av laserrøret 10 i direkte kontakt med avkjølings-fluidumet tilveiebringer svært jevn og effektiv varmeveksling. Cooling of the laser tube 10 is very important to provide high output energy from the laser, to prevent overheating of some of the components, and to increase the stability of the laser output signal. The laser according to the present invention provides a total immersion of the laser tube 10 in an inert, non-toxic cooling fluid. The cooling fluid has a dielectric constant which makes the fluid electrically inert and prevents any short-circuiting of the electrodes or other active circuit elements even if the fluid is in direct contact with the electrodes and other active circuit elements. The total immersion of the laser tube 10 in direct contact with the cooling fluid provides very even and efficient heat exchange.

For å tilveiebringe en innretning for kjølefluidumet, har flensanordningen 16 utsparet ringformet ring 19 for å oppta en tetnings 0-ring 20 som tilveiebringer en lekkasjesikker tetning mellom et avkjølingsfluidum 21 og flensanordningen 16. Kjølefluidumsutsparingsområdet 22 tillater kjølingsfluidum To provide a means for the cooling fluid, the flange assembly 16 has an annular ring recess 19 to accommodate a sealing O-ring 20 which provides a leak-proof seal between a cooling fluid 21 and the flange assembly 16. The cooling fluid recess area 22 allows cooling fluid

å omgi endene til legemet 11. En aktiv utladning forefinnes også i kammeret 12 ved dette punktet som krever avkjøling av denne delen av legemet 11. Avkjølingsfluidumshuset 21 to surround the ends of the body 11. An active discharge is also present in the chamber 12 at this point which requires cooling of this part of the body 11. The cooling fluid housing 21

har tre avkjølingsfluidumsporter 23. To av portene 23 er for innføring av kjølefluidum og den andre er for utføring 23 av fluidum. En konvensjonell sirkuleringspumpe og en kilde med kjølefluidum er forbundet med kjølefluidumsportene 23 for å forsyne det indre huset 21 med en kontinuerlig resirkulerende kilde av kjølefluidum. En varmeveksler kan være forbundet sammen med resirkulasjonspumpen for å spre varmeenergien som avkjølingsfluidumet har absorbert for laserrøret 10 for derved å tillate en kontinuerlig gjentagende bruk av avkjølings-fluidumet. has three cooling fluid ports 23. Two of the ports 23 are for the introduction of cooling fluid and the other is for the output 23 of fluid. A conventional circulation pump and a source of cooling fluid are connected to the cooling fluid ports 23 to supply the inner housing 21 with a continuously recirculating source of cooling fluid. A heat exchanger may be connected together with the recirculation pump to dissipate the heat energy that the cooling fluid has absorbed for the laser tube 10 to thereby allow a continuous repeated use of the cooling fluid.

Kjølefluidumshuset 21 understøtter også en RF-forbindelse 44 for å forbinde elektrodene 14 med en kilde av RF-energi. RF-forbindelsen er en standard hann- og hunnkoaksial for-bindelsesanordning. Ved den foretrukne utførelsesformen er hunndelen til forbindelsen festet med kjølefluidumshuset med koaksialkabelen som forbindelse mellom elektroder 14 og hunndelen til RF-forbindelsen 44. The cooling fluid housing 21 also supports an RF connection 44 to connect the electrodes 14 to a source of RF energy. The RF connector is a standard male and female coaxial connector. In the preferred embodiment, the female part of the connection is fixed with the cooling fluid housing with the coaxial cable as a connection between electrodes 14 and the female part of the RF connection 44.

Høyfrekvensutladningen til laserrøret 10 som et resultat av RF-eksiteringen, er en kilde for elektromagnetisk interferens som må bli skjermet. Effektiv elektromagnetisk skjerming blir tilveiebragt ved kombinasjonen av rustfrie stålspeilen-heter og ved anvendelse av alluminium ved fremstillingen av huset 21, som tilveiebringer effektiv skjerming like mye som en konvensjonell koaksialkabel tilveiebringer elektromagnetisk skj erming. The high frequency discharge of the laser tube 10 as a result of the RF excitation is a source of electromagnetic interference that must be shielded. Effective electromagnetic shielding is provided by the combination of stainless steel mirror units and by the use of aluminum in the manufacture of the housing 21, which provides effective shielding as much as a conventional coaxial cable provides electromagnetic shielding.

Fig. 3B viser enderisset av flensanordningen 16 sett fra venstre siden som vist på fig. 3A. Fig. 3B viser gjengete hull 25 som mottar speilflensen. En ringformet port 26 Fig. 3B shows the end view of the flange device 16 seen from the left side as shown in fig. 3A. Fig. 3B shows threaded holes 25 which receive the mirror flange. An annular gate 26

for lasermediumkommunikasjon tillater at lasermediumet strømmer fra rørenheten 45 for lasermediumfylling til kammerets 12 åpning. Som vist på fig. 3B, hindrer ikke flensanordningen 16 synslinjen fra kammeret 12 som tillater laserstrålene å passere ut av kammeret 12 og støte mot speilet 15. for laser medium communication allows the laser medium to flow from the laser medium filling pipe assembly 45 to the chamber 12 opening. As shown in fig. 3B, the flange assembly 16 does not obstruct the line of sight from the chamber 12 allowing the laser beams to pass out of the chamber 12 and impinge on the mirror 15.

Speilflensen 24 er montert mot flensanordningen 16 ved anvendelse av speilflensmonteringsskruer 27 satt gjennom åpningene i speilflensen som strekker seg helt gjennom speilflensen 24 og som er aksialt innrettet med de gjengede hullene 25 for mottagelse av speilflensen. Det er seks slike speilflensmonteringsskruer anordnet med lik avstand fra hverandre rundt periferien til speilflensen 24." En første sirkulær lett bearbeidbar metallring 31, slik som indium eller dets legering med tinn og bly er anbragt mellom flensanordningen 16 og speilflensen 24. Nar monteringsskruen 27 er tettet og den lett bearbeidbare ringen 31 kunne flyte inn i rommet mellom de to flensene 16 og 24 som danner en tilpasset vakuumtetning mellom de to flensene 16 og 24. The mirror flange 24 is mounted against the flange assembly 16 using mirror flange mounting screws 27 inserted through the openings in the mirror flange which extend completely through the mirror flange 24 and which are axially aligned with the threaded holes 25 for receiving the mirror flange. There are six such mirror flange mounting screws equidistant from each other around the periphery of the mirror flange 24." A first circular easily machinable metal ring 31, such as indium or its alloy with tin and lead is placed between the flange assembly 16 and the mirror flange 24. When the mounting screw 27 is sealed and the easily machined ring 31 could flow into the space between the two flanges 16 and 24 which forms an adapted vacuum seal between the two flanges 16 and 24.

Et sirkulært laserspeil 15 er anbragt i speilutsparingen 29 dannet i speilflensen 24. En andre lett bearbeidbar metall- A circular laser mirror 15 is placed in the mirror recess 29 formed in the mirror flange 24. A second easily machined metal

ring 32 er anbragt mellom speilflensen 24 og speilen 15.ring 32 is placed between the mirror flange 24 and the mirror 15.

I fronten av laserspeilet 15 er det anbragt en polymer skiveIn the front of the laser mirror 15, a polymer disc is arranged

30. Kombinasjonen av speilleggingen mellom skiven 30 og metallringen 32 tillater jevn trykktilførsel og opprettholder tilstrekkelig tetning uten brudd av speilene. Kompressjonsstempel 33 er satt inn i speilutsparingen 29 og er festet til speilflensen 24 ved anvendelse av skruer 36 gjennom kompressjons-stempelåpningen 37 som er aksielt innrettet med de gjengede hullene 38 i speilflensen 24. 30. The combination of the mirroring between the disk 30 and the metal ring 32 allows a uniform pressure supply and maintains an adequate seal without breaking the mirrors. Compression piston 33 is inserted into the mirror recess 29 and is attached to the mirror flange 24 using screws 36 through the compression piston opening 37 which is axially aligned with the threaded holes 38 in the mirror flange 24.

Speilflensen 24 har sentral anbragt laserstråleåpning 34 innrettet med kammeret 12 til laserrøret 10 for å tillate at laserstrålen kontakter laserspeilet 15. En av de to kompressjons-stemplene 33 (det ene til venstre på fig. 3A) fremstilt med en åpning 35 i aksial innretting med laserstråleåpningen 34 The mirror flange 24 has a centrally located laser beam opening 34 aligned with the chamber 12 of the laser tube 10 to allow the laser beam to contact the laser mirror 15. One of the two compression pistons 33 (the one on the left in Fig. 3A) produced with an opening 35 in axial alignment with the laser beam opening 34

til speilflensen og den langsgående aksen til kammeret 12. Kompressjonsstemplet 33 er festet til laserrørets 10 ende med to the mirror flange and the longitudinal axis of the chamber 12. The compression piston 33 is attached to the end of the laser tube 10 with

et delvis gjennomsnitlig utgangsspeil 15 slik som selenfor-bindelser for å tillate at laserstrålen eksiterer laserrøret 10. Det andre kompressjonsstemplet 33 danner et massivt ende-deksel og blir anvendt i forbindelse med det svært reflekterende laserspeilet 15 slik som forsterket silikon. a partially averaged output mirror 15 such as selenium compounds to allow the laser beam to excite the laser tube 10. The second compression piston 33 forms a solid end cap and is used in conjunction with the highly reflective laser mirror 15 such as reinforced silicon.

Innrettingen av laserspeilene 15 med hverandre for å tilveiebringe parallellitet mellom speilene 15 innenfor mikroradianer blir tilveiebragt ved dreiing av av innstillingsskruene 46 The alignment of the laser mirrors 15 with each other to provide parallelism between the mirrors 15 within microradians is provided by turning the adjustment screws 46

i speilflensen. Det er fire speilflensinnstillingsskruer 46in the mirror flange. There are four mirror flange adjustment screws 46

selv om det på fig. 3A kun er vist en innstillingsskrue 46although in fig. 3A only one setting screw 46 is shown

for den eksplosjonsviste delen av tegningen til venstre.for the exploded part of the drawing on the left.

Den høyre speilflensen 24 har også fire innstillingsskruerThe right mirror flange 24 also has four adjustment screws

46 selv om ingen er vist. Når innstillingsskruene 46 blir skrudd, vris den venstre sirkulære ribben 48 til speilflensen 24 relativt i forhold til den høyre sirkulære ribben 48 dersom noen av innstillingsskruene 46 blir dreiet mer eller mindre enn andre. Ved variering av dreiingen av innstillingsskruen 46 og obsering av utgangssignalet til laserrøret i løpet av skrueprosedyren kan innrettingen av speilene relativt til hverandre bli tilveiebragt. Variasjonen av innskruingen av innstillingsskruene 46 bøyer speilutsparingen 29 nok for å bevirke innrettingen. På denne måten kan speilene 15 bli skråstilt opp til 2° i forhold til laseraksen mens det opp-rettholdes en ultrahøy vakuumtetting. 46 although none are shown. When the set screws 46 are turned, the left circular rib 48 of the mirror flange 24 is rotated relative to the right circular rib 48 if some of the set screws 46 are turned more or less than others. By varying the rotation of the setting screw 46 and observing the output signal of the laser tube during the screw procedure, the alignment of the mirrors relative to each other can be provided. The variation of the screwing in of the adjustment screws 46 bends the mirror recess 29 enough to effect the alignment. In this way, the mirrors 15 can be tilted up to 2° in relation to the laser axis while an ultra-high vacuum seal is maintained.

Ingen organiske materialer er nødvendig for å tilveiebringe den nødvendig vakuumtetningshelheten til endeflensenheten. Egen-skapene til de lett bearbeidbare metallene, slik som indium eller dets legering med bly og tinn er slik at ingen spesiell krav er stilt til materialet eller bearbeidelsen av speilene 15. For lasere, kan f.eks. ZnSo eller GaAs eller G-speil bli anvendt, så vel som andre for denne og andre gasslaser-blandinger. No organic materials are required to provide the necessary vacuum sealing integrity of the end flange assembly. The properties of the easily machined metals, such as indium or its alloy with lead and tin, are such that no special demands are placed on the material or the processing of the mirrors 15. For lasers, e.g. ZnSo or GaAs or G mirrors can be used, as well as others for this and other gas laser combinations.

Solide materialer slik som rustfritt stål blir anvendt for flensene 16 og 24 og kompressjonsstemplet 33 for å tilveiebringe konstruksjonsmessig stivhet, dimensjonsmessig stabilitet og korrosjonsløshet. Solid materials such as stainless steel are used for the flanges 16 and 24 and the compression piston 33 to provide structural rigidity, dimensional stability and corrosion resistance.

For ikke-bølgelederlasere som vist på fig. 2A og 2B, kan den første indiumringen. 31 bli erstattet av en metallbelg eller andre tetninger loddet til flensanordningen 16 og speilflensen 24 ved deres ytre periferi. Speiljusteringen blir da bevirket ved eksterne innretninger. For non-waveguide lasers as shown in fig. 2A and 2B, the first indium ring can. 31 be replaced by a metal bellows or other seals soldered to the flange assembly 16 and the mirror flange 24 at their outer periphery. The mirror adjustment is then effected by external devices.

Lasere lengre enn tilnærmet 25-30 cm kan bli tilveiebragt ved kobling av laserrør sammen ved hjelp av tilpassede flensanordninger 16 med lett bearbeidbare metalltetninger mellom tilliggende flensanordninger 16 eller ved å anvende lange kontinuerlige utformete keramiske rør. Disse lange lasere kan tilveiebringe opp til 20 watt ellermer med kontinuerlig utgangseffekt i motsetning til tilnærmet 5 watt med kontinuerlig utgangseffekt for en enrørs laser 10 med en lengde på 25-30 cm. Lasers longer than approximately 25-30 cm can be provided by connecting laser tubes together by means of adapted flange devices 16 with easily machined metal seals between adjacent flange devices 16 or by using long continuous shaped ceramic tubes. These long lasers can provide up to 20 watts or more of continuous output power as opposed to approximately 5 watts of continuous output power for a single tube laser 10 with a length of 25-30 cm.

Fig. 4 viser også en innretning for induktiv kobling av RF- Fig. 4 also shows a device for inductive coupling of RF

energi med laserutladningsrøret 10 sine elektroder 14.energy with the laser discharge tube 10's electrodes 14.

En sekundærspole 40 av egnet metallisk leder, slik som kobber eller sølv er viklet rundt laserlegemet 11, fortrinnsvis isolert fra elektrodematerialet 15. Endene til sekundærspolen 40 er loddet på motsatt elektrodeflate ved punkter 41 som vist, som således danner en resonanskrets med spoleinduktans og mellomelektrodkapasitans. For frekvenser ved hvilke elektrodekonstruksjonen er større enn x/8 (hvor x/ 2 er karakteristisk bølgelengde ved elektrodkonstruksjonen) kan mer enn en sekundærespole 4 0 bære nødvendig for å opprett- A secondary coil 40 of suitable metallic conductor, such as copper or silver is wound around the laser body 11, preferably insulated from the electrode material 15. The ends of the secondary coil 40 are soldered to the opposite electrode surface at points 41 as shown, thus forming a resonant circuit with coil inductance and inter-electrode capacitance. For frequencies at which the electrode construction is greater than x/8 (where x/2 is the characteristic wavelength of the electrode construction) more than one secondary coil 40 may carry necessary to create

holde en jevn spenning langs laserens rørlengde 10.maintain an even voltage along the length of the laser tube 10.

En primærspole 42 av større diameter enn sekundærespolen er dannet konsentrisk rundt sekundærespolen 40 for felles å koble RF-effekt eller energi mellom de to. Endene til primærspolen A primary coil 42 of larger diameter than the secondary coil is formed concentrically around the secondary coil 40 to jointly couple RF power or energy between the two. The ends of the primary coil

42 er forbundet med RF-effektforsyningen 44. Justering av bindingsforholdet og posisjonen til primærspolen 42 i forhold til sekundærespolen 40 tillater"justering av impedanstrans-formasjonen. Med riktig antall vinninger for hver spole, blir utmerket impedanstilpasning tilveiebragt med et stående spennings-bølgeforhold tilnærmet 1,0. Trimmekondensatoren 43 kompen- 42 is connected to the RF power supply 44. Adjustment of the coupling ratio and position of the primary coil 42 relative to the secondary coil 40 allows adjustment of the impedance transformation. With the correct number of turns for each coil, excellent impedance matching is provided with a standing voltage-wave ratio approximating 1 ,0. The trimming capacitor 43 compen-

serer for induktansen til RF-transformatoren for å gi en nesten ren resistans ved primærspoleterminalene. En kilde med RF-energi 44 er forbundet med primærspoleterminalene ved hjelp av en koaksial kabel eller annen egnet innretning. Den foretrukne utførelsesformen på fig. 4 kan bli erstattet av et enkelt pi koblingsnettverk, med loddede forbindelser til elektrode-materialene, som en alternativ utførelsesform. sers for the inductance of the RF transformer to provide an almost pure resistance at the primary coil terminals. A source of RF energy 44 is connected to the primary coil terminals by means of a coaxial cable or other suitable device. The preferred embodiment of fig. 4 can be replaced by a single pi connection network, with soldered connections to the electrode materials, as an alternative embodiment.

RF-effekt eller energi kan bli koblet til primærspolen 42 enten via laserspeil og flensanordningene 16 og 24, eller via kjøle-fluidumshuset 21 ved hjelp av én koaksial forbindelsesinnret-ning som vist på fig. 3A. For således å ikke ytterligere komplisere fig. 3A har primærspolen 42 og sekundærspolen 40 RF power or energy can be connected to the primary coil 42 either via the laser mirror and the flange devices 16 and 24, or via the cooling fluid housing 21 by means of one coaxial connection device as shown in fig. 3A. Thus, in order not to further complicate fig. 3A has the primary coil 42 and the secondary coil 40

ikke blitt vist. Kun en bit av koaksialkabelen er vist, i det det naturligvis er klart at koaksialkabelen 13 er forbundet med primærspolene 42 som omgir laserlegemet 11 i kjølefluidums-huset 21. not been shown. Only a bit of the coaxial cable is shown, as it is of course clear that the coaxial cable 13 is connected to the primary coils 42 which surround the laser body 11 in the cooling fluid housing 21.

Den foretrukne utførelsesformen på fig. IA, IB og 3A harThe preferred embodiment of fig. IA, IB and 3A have

blitt drevet ved anvendelse av koblingsnettverket vist påhas been operated using the switching network shown on

fig. 4 som en CC>2laser med 100 Torr gasstrykk som gir opp til 5 watt utgangseffekt fra et rør som 25 cm langt. fig. 4 as a CC>2laser with 100 Torr gas pressure that provides up to 5 watts of output power from a tube as long as 25 cm.

Elektrodens 14 geometri er viktig for å tilveiebringe slutt-resultatet med en jevn utladning langs hele lengden av laser-røret 10 ved en elektrisk feltintensitet egnet for kammeret 12 sin diameter for et bestemt laserrør 10 og en bestemt 1asergassblanding. The geometry of the electrode 14 is important to provide the end result of a uniform discharge along the entire length of the laser tube 10 at an electric field intensity suitable for the chamber 12's diameter for a particular laser tube 10 and a particular laser gas mixture.

Elektrodens 14 tverrsnittskurve som vist på fig. 5 er tverr-snittet vist på fig. 1C reprodusert med en x og y akse for å tilveiebringe en x-y referanse for matematisk uttrykk av tverrsnittformsfunksjonen til elektrodene 14 for et symmetrisk laserrør 10. De aktuelle elektrodesporene 13 anvendt ved den foretrukne utførelsesformen tilnærmes tett opp til disse matematiske uttrykkene. The cross-sectional curve of the electrode 14 as shown in fig. 5 is the cross-section shown in fig. 1C reproduced with an x and y axis to provide an x-y reference for mathematical expression of the cross-sectional shape function of the electrodes 14 for a symmetrical laser tube 10. The actual electrode tracks 13 used in the preferred embodiment closely approximate these mathematical expressions.

Elektrodene 14 er formet for å tilveiebringe et hovedsakelig jevnt elektrisk felt i kammeret 12 til laserrøret 10. Forskjellige elektrodeformer 14 er nødvendig avhengig av kammerets 12 diameter så vel som dielektrisitetskonstanten til laserrøret 10 sitt materiale. Det er blitt funnet at avstanden fra kammerets 12 midte til det laveste punktet til elektrodesporet 13 må være tett opp til radiusen i kammeret for å unngå nødvendigheten av en stor spenningskilde. For kammer 12 med diameter på 1-3 mm, er elektrodene 14 dannet som et spor 13 som vist på fig. 1C og 5 i laserrøret 11. Sporene 13 forløper parallelt i forhold til lengdeaksen til laserrøret 10. For store borings-, ikke-bølgelederlasere, The electrodes 14 are shaped to provide a substantially uniform electric field in the chamber 12 of the laser tube 10. Different electrode shapes 14 are required depending on the diameter of the chamber 12 as well as the dielectric constant of the laser tube 10's material. It has been found that the distance from the center of the chamber 12 to the lowest point of the electrode track 13 must be close to the radius of the chamber to avoid the need for a large voltage source. For chamber 12 with a diameter of 1-3 mm, the electrodes 14 are formed as a groove 13 as shown in fig. 1C and 5 in the laser tube 11. The tracks 13 run parallel to the longitudinal axis of the laser tube 10. For large drilling, non-waveguide lasers,

har lignende formfunksjoner blitt utledet for anbringelse i den ytre veggen til legemet 11. similar shape functions have been derived for placement in the outer wall of the body 11.

I tilfelle av et kammer 12 med liten boring er bølgeleder-laserens tverrsnittsform til elektrodesporene 13 tilveiebragt som,gir et jevnt felt i det ikke-eksiterte kammeret 12 gitt av: In the case of a small-bore chamber 12, the cross-sectional shape of the waveguide laser to the electrode tracks 13 is provided which provides a uniform field in the unexcited chamber 12 given by:

Formel 1 Formula 1

hvor V"D er potensialt målt mellom elektrodene 14, where V"D is the potential measured between the electrodes 14,

EQer den jevne elektriske feltintensiteten iEQ is the uniform electric field intensity i

kammeret 12,chamber 12,

Er er den relative dielektrisitetskonstanten til laserrørets 10 materiale, Er is the relative dielectric constant of the laser tube 10 material,

x er avstanden langs x-aksen som vist på fig. 5,x is the distance along the x-axis as shown in fig. 5,

y er avstanden langs y-aksen som vist på fig. 5,y is the distance along the y-axis as shown in fig. 5,

og a er kammerets 12 radius.and a is the chamber's 12 radius.

Ved konstruksjon av en bestemt elektrodes 14 geometri, er Eq gitt siden feltintensiteten nødvendig for å tilveiebringe et utgangssignalresultat med en gitt lasergassblanding er relativ fast. Diameteren på kammeret 12 er altså en forutbestemt faktor så vel som elektrodens 14 potensial, VD. Med disse parametrene kan -nøyaktig geometri for elektrodesporene 13 lett bli bereg-net. For å bestemme elektrodesporets 13 geometri for forskjellige kombinasjoner for Eq, Vq og a er en relativ rett frem matematisk beregning. In constructing a particular electrode 14 geometry, Eq is given since the field intensity required to provide an output signal result with a given laser gas mixture is relatively fixed. The diameter of the chamber 12 is thus a predetermined factor as well as the potential of the electrode 14, VD. With these parameters, the exact geometry of the electrode tracks 13 can easily be calculated. To determine the electrode track 13 geometry for various combinations of Eq, Vq and a is a relatively straight forward mathematical calculation.

Formel 1 ble utledet for ikke-eksitert utgangskammer 12,Formula 1 was derived for non-excited exit chamber 12,

d.v.s. et kammer 12 uten et utladningsmedium.i.e. a chamber 12 without a discharge medium.

Følgende ligning fremkommer ut fra det generelle uttrykketThe following equation emerges from the general expression

til formel 1:to formula 1:

Formel 2Formula 2

hvilket uttrykk VDer nødvendig for å frembringe et jevnt which expression V is necessary to produce a smooth

elektrisk felt (som vil bli frembragt ved en parallell plate-elektrodekonstruksjon) for EQgjennom et kammer 12 med radius "a" omgitt av et dielektrisk materiale med en dielektrisitets konstant på Er med elektrode anbragt med en avstand d fra midten av kammeret 12 ved y = o. electric field (which will be produced by a parallel plate-electrode construction) for EQ through a chamber 12 of radius "a" surrounded by a dielectric material with a dielectric constant of Er with electrode placed at a distance d from the center of the chamber 12 at y = o.

I tilfelle av et kammer 12 med stor boring, d.v.s. ikke-bølge-lederlaser, er tverrsnittsformen til elektrodene som tilveiebringer et jevnt felt i ikke-eksitert kammer 12 gitt av formel 3 som er ekvivalent med formel 1 for bølgelederlaseren: In the case of a large bore chamber 12, i.e. non-waveguide laser, the cross-sectional shape of the electrodes providing a uniform field in non-excited chamber 12 is given by formula 3 which is equivalent to formula 1 for the waveguide laser:

Formel 3Formula 3

hvor a er kammerets 12 radius, og where a is the radius of the chamber 12, and

b er radiusen til den ytre veggen til legemet 11 som vist på fig. 2B. b is the radius of the outer wall of the body 11 as shown in fig. 2B.

Det eksiterte gassmediumet eller utladningsplasmaet som det noen ganger er kalt bevirker ikke tydelig jevnhet i det elektriske feltet i kammeret 12 når elektrodenes 14 konstruksjon er definert av formel 1 eller formel 3 som tilfellet kan være. Det er blitt funnet at eksitert gassmedium ved foreliggende laser understøtter både lednings- og en forskyvnings-strøm slik at strømtettheten er: The excited gas medium or discharge plasma as it is sometimes called does not cause apparent uniformity in the electric field in the chamber 12 when the electrodes 14 construction is defined by formula 1 or formula 3 as the case may be. It has been found that the excited gas medium in the present laser supports both a conduction and a displacement current so that the current density is:

hvor to 2 p, , egr itpt lai smpalafrsmekapvearnasmeen tmereud tetrkvykik vaelr enw s 2pt/iwl v —he—<E>„<,> where two 2 p, , egr itpt lai smpalafrsmekapvearnasmeen tmereud tetrkvykik vaelr enw s 2pt/iwl v —he—<E>„<,>

u, er radianeksiteringsfrekvensen, °u, is the radian excitation frequency, °

v, er momentan overføringskollisjonsfrekvens som er proporsjonal med gassblandingsforholdet og gasstrykket, Eq, er permittiviteten til fritt rom, v, is the instantaneous transfer collision frequency which is proportional to the gas mixing ratio and the gas pressure, Eq, is the permittivity of free space,

he, er gjennomsnitlig elektrontetthet i gassmediumet,he, is average electron density in the gas medium,

e, er elektronladningen, oge, is the electron charge, and

m, er elektronmassen.m, is the electron mass.

Selv med Er (-g)<2>> 10, er tilstedeværelsen av en aktiv utladning i kammer 12 og med betydelig ledeevne som målt med B, jevnheten til det elektriske feltet Eq etablert av elektroden 14 konstruksjon definert av formel 1 eller 3 og det resulterende strømtettheten ikke tydelig forstørres. Selv det faktum at elektrontettheten i motsetning til å være jevn fremviser en avhengighet av avstanden fra midten av kammeret 12 som er Even with Er (-g)<2>> 10, the presence of an active discharge in chamber 12 and with significant conductivity as measured by B, the uniformity of the electric field Eq established by the electrode 14 construction is defined by formula 1 or 3 and the the resulting current density is not clearly magnified. Even the fact that the electron density, as opposed to being uniform, exhibits a dependence on the distance from the center of the chamber 12 which is

x2 +v2x2 +v2

tilnærmet J o (2.405 - a —), vil elektrontetthetens ujJevn-het ikke betydelig forstyrre jevnheten i feltkonfigurasjonen til foreliggende oppfinnelse. approximating J o (2.405 - a —), the unevenness of the electron density will not significantly disturb the smoothness of the field configuration of the present invention.

I praksis har det blitt funnet at laseren ifølge foreliggende oppfinnelse opererer med en svært stabil utladningsstrøm og med svært liten plasmainstabilitet. En analyse av ekvivalentkretsen for laserrøret 10 tilveiebringer en forklaring av disse fenomenene. Utladningsadmittansen til ekvivalentkretsen vist på fig. 6 er: In practice, it has been found that the laser according to the present invention operates with a very stable discharge current and with very little plasma instability. An analysis of the equivalent circuit of the laser tube 10 provides an explanation of these phenomena. The discharge admittance of the equivalent circuit shown in fig. 6 are:

Formel 4Formula 4

hvor er gjennomsnitlig verdi for i utladningskammeret 12. Cg på fig. 6 er serieballastkapasitansen representert av dielektrisk materiale mellom kammer 12 og elektrodene 14. Denne impedansen tjener til å tilveiebringe stabilitet for utladningsstrømmen og for å fordampe en hver plasmainstabilitet på en måte lignende serieresistansen ved en likestrømseksistert laser. CQ på fig.~6 representerer strøkapasitansen mellom elektrodene. Cg kan være bragt i forhold til CQ. where is the average value for in the discharge chamber 12. Cg in fig. 6, the series ballast capacitance is represented by dielectric material between chamber 12 and electrodes 14. This impedance serves to provide stability to the discharge current and to dissipate any plasma instability in a manner similar to the series resistance of a DC laser. CQ in Fig.~6 represents the stray capacitance between the electrodes. Cg can be brought in relation to CQ.

Uttrykket for utladningsadmittansen, , som uttrykt med formel 4 viser at når enten w og/eller v øker blir samme plasma-elektrontetthet tilveiebragt i kammeret 12 ifølge foreliggende oppfinnelse med en redusert forstyrrelse av det elektriske feltet i plasmaet. Jo høyrere frekvens og høyere lasergass-trykk gir således en gunstigere jevn utladning og en jevn laserpumping som er proporsjonal med n . Den forbedrete moduskonstruksjonen og en høyere virkningsgrad er således tilveiebragt ved en dielektrisk koblet sirkulærgeometri. The expression for the discharge admittance, , as expressed by formula 4 shows that when either w and/or v increases, the same plasma electron density is provided in the chamber 12 according to the present invention with a reduced disturbance of the electric field in the plasma. The higher frequency and higher laser gas pressure thus give a more favorable uniform discharge and uniform laser pumping that is proportional to n. The improved mode construction and a higher efficiency are thus provided by a dielectrically coupled circular geometry.

Det mest slående trekket fremkommer imidlertid fra det faktum at med frekvenser valgt slik at P 1 gir høyere plasmaelektron-tetthet (som er det samme som økt laserpumping) med lavere tilført spenning på elektrodene 14, siden lastvirkningen på på den kapasitive konstruksjonen ved reell del - ohms del - til utladningsimpedansen blir redusert. Dette er ytterligere vist ved analysering av effektspredningen i plasmaen pr. lengdeenhet til den delen av laserrøret 10 som har en aktiv utladning. Den forstyrrede effekten er uttrykt med: However, the most striking feature emerges from the fact that with frequencies chosen such that P 1 gives higher plasma electron density (which is the same as increased laser pumping) with lower applied voltage on the electrodes 14, since the load effect on the capacitive construction at real part - ohms part - until the discharge impedance is reduced. This is further shown by analyzing the power spread in the plasma per length unit to the part of the laser tube 10 which has an active discharge. The disturbed effect is expressed by:

hvor6er den gjennomsnitlige elektronvolumtettheten. For 9 where is the average electron volume density. For 9

6= 0,7 V"D = 400 V rms, a = lmm, d- 3mm og to = 10 radianer pr. sekund, PD = 3,5 watt/cm med utladningslengde som er et typisk driftsnivå for foreliggende oppfinnelse. 6= 0.7 V"D = 400 V rms, a = lmm, d- 3mm and to = 10 radians per second, PD = 3.5 watts/cm with discharge length which is a typical operating level for the present invention.

Det anvendte lasergassmediumet ved laseren ifølge foreliggende oppfinnelse er en diffusjons/festet styrt plasma når drevet med gasstrykk på > 10 Torr. Dette er rimeligvis karakteri-stikker for gasslasere av den tidligere kjente art så vel som ved foreliggende oppfinnelse. Siden gassgjennomslags-punktet imidlertid er svært feltavhengig, kan .laseren ifølge foreliggende oppfinnelse med dens jevne elektriske felt og effektspredning tilveiebringe gassgjennomslag langs lengden av laserrøret 10 med større virkningsgrad enn tidligere kjente lasere. Så snart minimumsfelte nødvendig for å tilveiebringe gassgjennomslag er nådd, blir det elektriske feltet nødvendig for å opprettholde en kontinuerlig gassutladning ved et nivå mindre enn gjennomslagsnivået. Gjennomslagsspenningspunktet er også avhengig av gassblandingen og totale trykket til lasermediumet. Generelt oppfører både lasere med store boringer og mindre boringer seg likt med unntak av at lasere med store boringer foretrekker lavere driftstrykk med lavere gjennomslags-feltstyrke. The laser gas medium used in the laser according to the present invention is a diffusion/attached controlled plasma when operated with a gas pressure of > 10 Torr. These are reasonably characteristic of gas lasers of the previously known type as well as of the present invention. However, since the gas breakthrough point is highly field-dependent, the laser according to the present invention with its uniform electric field and power spread can provide gas breakthrough along the length of the laser tube 10 with greater efficiency than previously known lasers. As soon as the minimum field required to provide gas breakdown is reached, the electric field becomes necessary to maintain a continuous gas discharge at a level less than the breakdown level. The breakdown voltage point is also dependent on the gas mixture and the total pressure of the laser medium. In general, both large-bore and smaller-bore lasers behave similarly, with the exception that large-bore lasers prefer lower operating pressures with lower breakthrough field strength.

Laserrøret 10 er elektrisk en fordelt parameterkrets og laser-rørelektrodens 14 sin konstruksjon oppfører seg som en over-føringslinje. Som sådan kan den bli beskrevet uttrykt som en dempmngskonstant a og en utbredningskonstant 3 = —2 IT, og en karakteristisk impedanse ZQ. Elektrodens 14 konstruksjon er en serieinduktans og en ekvivalentkrets på fig. 6 er shunt- element. P.g.a. stransmissjonslinjens oppførsel for elektrodens 14 konstruksjon varierer spenningen på linjen med posisjonen langs laserrøret 10, som kammerets 12 elektriske felt. The laser tube 10 is electrically a distributed parameter circuit and the construction of the laser tube electrode 14 behaves like a transmission line. As such, it can be described in terms of an attenuation constant a and a propagation constant 3 = -2 IT, and a characteristic impedance ZQ. The construction of the electrode 14 is a series inductance and an equivalent circuit in fig. 6 is shunt element. Because of. stransmission line behavior for the electrode 14 construction varies the voltage on the line with position along the laser tube 10, as does the chamber 12 electric field.

Denne variasjonen i det elektriske feltet kan medføre i en betydelig variasjon i laserpumpingen langs laserrørets 10 lengde. Med avtagning av elektrodens spor 13 mot enden av laserrøret 10 bort fra kammeret 12 som vist på fig. IA og 1C, fremkommer avslutningen som en uendelig impedans. I praksis har det blitt funnet at med mindre enn 2% avtagning av elektrodesporet 13 bort fra kammeret 12, vil dette resultere i et langsgående spennings- (felt) variasjon på mindre enn et par prosent langs en 16-20 cm lengde. This variation in the electric field can result in a significant variation in the laser pumping along the length of the laser tube 10. With removal of the electrode track 13 towards the end of the laser tube 10 away from the chamber 12 as shown in fig. IA and 1C, the termination appears as an infinite impedance. In practice, it has been found that with less than 2% removal of the electrode track 13 away from the chamber 12, this will result in a longitudinal voltage (field) variation of less than a couple of percent along a 16-20 cm length.

Siden laserrøret 10 har et rundt tverrsnitt, kan den langsgående spenningsfordelingen og det elektriske feltet også bli nivå-ordnet ved å vikle induktive laserspoler direkte rundt røret (shunt). Anbringelsen av induktive laserspoler ved periodiske intervaller på 0,023 reduserer'spenningsvariasjonen med tilnærmet 2% i den ikke-eksiterte tilstanden. Med utladnings-belastning (den eksiterte tilstand) endres variasjonen ikke betydelig for a/3Q< 0,3. Since the laser tube 10 has a round cross-section, the longitudinal voltage distribution and the electric field can also be leveled by winding inductive laser coils directly around the tube (shunt). The placement of inductive laser coils at periodic intervals of 0.023 reduces the voltage variation by approximately 2% in the unexcited state. With discharge load (the excited state) the variation does not change significantly for a/3Q< 0.3.

Når driveffekten blir økt forbi gjennomslaget, nærmere detWhen the drive power is increased past the thrust, closer to it

seg et maksimumsnivå slik at spenningsfordelingen ikke endres betydlige med økt effekttilførsel. set a maximum level so that the voltage distribution does not change significantly with increased power input.

En tredje metode kan bli anvendt for å nivåendre den langsgående spenningsfordelingen. Siden laserlegemet 11 er isolert, kan metallelektrodens 14 bredde bli variert langs rørets 11 lengde som medfører en avsmalende transmissjonslinjekonstruk-sjon. Ved anvendelse av eksponensjonell eller lineær av-tappning kan spenningsvariasjonen i det 16-20 cm lange laser-røret 10 bli redusert til mindre enn et par prosent. A third method can be used to level the longitudinal stress distribution. Since the laser body 11 is insulated, the width of the metal electrode 14 can be varied along the length of the tube 11, which results in a tapered transmission line construction. By using exponential or linear tapping, the voltage variation in the 16-20 cm long laser tube 10 can be reduced to less than a few percent.

Med felles induktiv kobling for utladningselektroden 14 somWith common inductive coupling for the discharge electrode 14 which

vist på fig. 4, kan den primære og sekundære spolen 42 og 40 ganske enkelt bli viklet rundt laserrøret 10 som tilveiebringer en iboende balansespenning til den isolerte elektroden 14. shown in fig. 4, the primary and secondary coils 42 and 40 can simply be wound around the laser tube 10 which provides an inherent balance voltage to the insulated electrode 14.

Sekundærspolene 14 resonerer med laserrørets 10 kapasitive impedans og ved enkel justering av posisjonen til primærspolen 42 i forhold til sekundærspolen 40, kan en god impedanstilpasning bli tilveiebragt ved neste et hvert motstandsnivå for en gitt RF-effekttilførsel. Inngangsimpedansen sett ved primærterminalene er tilnærmet: The secondary coils 14 resonate with the capacitive impedance of the laser tube 10 and by simply adjusting the position of the primary coil 42 in relation to the secondary coil 40, a good impedance matching can be provided at each resistance level for a given RF power supply. The input impedance seen at the primary terminals is approximately:

hvor M er felles koblingskoeffisient (justerbar) og ZD er linje-inngangsimpedansen til matepunktet. Muligheten for å anvende felles induktiv kobling med utladningselektrodene er en annen overlegen fordel ved laserrøret 10 med rund geometri i forhold til den tidligere kjente laseren med firkantgeometri..-Firkantgeometrien ved tidligere kjente anordninger krever montering på en overflate av f.eks. en beskyttelseskappe for derved å forhindre omhylling av laseren med primære og sekundære spoler. where M is the common coupling coefficient (adjustable) and ZD is the line input impedance of the feed point. The possibility of using common inductive coupling with the discharge electrodes is another superior advantage of the laser tube 10 with round geometry compared to the previously known laser with square geometry..-The square geometry of previously known devices requires mounting on a surface of e.g. a protective sheath to thereby prevent encasing the laser with primary and secondary coils.

Det har blitt beskrevet en foretrukket utførelsesform ogA preferred embodiment has been described and

dens anvendelse. Andre modifikasjoner av oppfinnelsen som ikke er spesielt beskrevet eller henvist til her, vil således være innlysende for fagmannen på området i forhold til det som her er beskrevei. Denne beskrivelsen er ment å tilveiebringe et konkret eksempel på en foretrukket utførelsesforms konstruksjon og dens anvendelse klart beskrivende foreliggende oppfinnelse og dens operative prinsipper. Følgelig er oppfinnelsen ikke begrenset til noen bestemt utførelsesform eller konfigurasjon og variasjoner av foreliggende oppfinnelse som faller innenfor formålet med oppfinnelsen slik som fremsatt i kravene. its application. Other modifications of the invention which are not specifically described or referred to here will thus be obvious to the person skilled in the field in relation to what is described here. This description is intended to provide a concrete example of a preferred embodiment's construction and its application clearly describing the present invention and its operative principles. Accordingly, the invention is not limited to any specific embodiment or configuration and variations of the present invention that fall within the purpose of the invention as stated in the claims.

Claims

1. Gas laser based in that it includes (a) an electrically insulating body defining a chamber of cross-sectional size suitable for guiding laser light; (b) a laser gas housed in a chamber; (c) first and second electrodes placed parallel to the axis of the chamber and placed on the outside of the walls of the body so that the first and second electrodes are not in physical contact with the chamber; and (d) means for applying a voltage of alternating polarity between the first and second electrodes to establish a laser exciting discharge in laser gas.

2. Gas laser according to claim 1, characterized in that the body is comprised of a monolithic massive insulating dielectric material, that the chamber is elongated with its length greater relative to its cross-section, and that the electrodes are arranged parallel to the axis of the chamber and on the opposite external walls of the body mainly along its entire length.

3. Gas laser according to claim 1, characterized in that the body and the chamber are circular in cross-section and that the chamber is formed along the axis of the body.

4. Gas laser according to claim 1, characterized in that it includes a device for attaching a mirror to each end of the body, by mounting each mirror in a mirror unit and by attaching the mirror unit to the body by first forming a metallized ring around each end of the body, and then by brazing the mirror assembly to the metallized rings.

5. Gas laser according to claim 4, characterized in that the mirror unit includes: (a) a flange arrangement adapted to the fitting solder to a metallized ring on the end of the body, which flange allows the laser beam to pass unhindered out of the chamber through the flange arrangement; (b) a mirror flange adapted to fit in the axial means with the flange assembly having a recess for the laser mirror for to be placed in an unobstructed axial arrangement with the laser beam > which emanates from the chamber; (c) a device for hermetically sealing without organic material the flange assembly and the mirror flange; and (d) means for holding the laser mirror in the mirror recess.

6. Laser according to any one of the preceding claims, characterized in that the laser is a waveguide laser for generating laser light and furthermore includes first and second tracks arranged parallel to the axis of the chamber formed in the outer wall of the body opposite to each other in that tracks is approximately defined by the equation:

where V"D is the potential difference"required to be applied across the electrode to produce a uniform electric field of E throughout the chamber, where E is a dielectric constant o r to the material of the body, where "a" is the radius of the chamber, and where "d" is the "distance from the center of the chamber" to a point on the track that is closest to the center of the chamber and "d" is always greater than "a" , and first and second electrodes placed on the body inside the boundary of the tracks.

7. Laser according to any one of the preceding claims, characterized in that the laser is a non-waveguide laser for generating laser light which also includes first and second electrodes formed in contact with the outer wall of the body, arranged parallel to the axis of the chamber opposite each other, which electrodes are roughly defined by the equation:

where "a" is the radius of the chamber, where "b" is the radius of the outer wall of the body, and where "x" and "y" are points along the x-y coordinate system with the axis of the chamber as the origin for both "x" and "y" ".

8. Laser according to any one of the preceding claims, characterized in that the device is supplied with a voltage of alternating polarity between the first and second electrodes and includes: (a) a secondary coil of electrical wires wound around the body making physical and electrical contact with the body only at the end points of the secondary coil, which end points are connected to respective first and second electrodes; and (b) a primary coil of electrically conductive wires wound around the secondary coil without physical or electrical contact with the secondary coil or the body, which endpoints are electrically connected to a source of RF energy such that common inductance between the secondary and primary coils results in the provision of an inherently balanced voltage to the electrodes.

9. Laser according to claim 8, characterized in that the multiple primary and secondary coil combination is wound around the body along its length, at 0.023u intervals, in that each combination is connected to a source of RF energy to thereby reduce the electrical discharge field variations along the length of the chamber.

10. Laser according to claim 8, characterized by impedance matching between the RF power source and primary secondary The capacitive impedance of the coil and the laser tube is provided for a given RF power supply by adjusting the primary coil relative to the secondary coil.

11. Laser according to any one of the preceding claims, characterized in that the device for hermetically sealing the flange arrangement with the mirror flange without organic material includes a compressible metal O-ring inserted between the two flanges without obstructing the laser beam so that when the two flanges is pressed together, the O-ring is squeezed together and forms a suitable seal between the two flanges.

12. Laser according to any one of the preceding claims, characterized in that the device for retaining the laser mirror in the mirror recess includes: (a) a compression piston adapted to fit concentrically with the mirror recesses and to compress the mirror in the bottom of the mirror recess; (b) a polymeric disc inserted between the compression piston and the laser mirror which allows an unobstructed passage of the laser beam through the center of the disc; (c) a deformable metal O-ring between the laser mirror and the bottom of the mirror recess to provide a non-organic hermetic seal of the laser tube from its external environment, and (d) means for securing the "compression piston" to a suitable degree of compression.

13-. Laser according to claim 12, characterized in that the compression piston has an opening in the axial device with the laser mirror through the compression piston and through its outer end for use with a partially averaged laser mirror to allow excitation of the laser beam.

14. Laser according to any one of the preceding claims, characterized in that it includes a device for adjusting the laser mirror including a mirror flange which has (a) a first circular rib providing a first end of the mirror recess; and (b) a second circular rib surrounding a second end of the mirror recess, the first circular rib having a plurality of threaded holes in its periphery each hole being equidistant from the second hole with a threaded set screw such that when a set screw is screwed against the circular rib, the second circular rib is bent relative to the first circular rib, thereby causing a change in the axial arrangement of the mirror recess.

15. Laser according to any one of the preceding claims, characterized in that it includes a cooling housing, in which the cooling housing extends between the flanges of the body attached to each end of the body and also has a device for supplying and discharging cooled fluid.

16. A laser according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrode tapers away from the chamber along a line starting at the center of the electrode extending towards its end, and that the width of the electrodes is constant along its length and includes in longitudinally a series of electrically separated segments. in